El gas detectado por el JWST podría ser iluminado por las primeras estrellas

Las observaciones del JWST de la galaxia GN-z11 han revelado una acumulación de helio en el halo galáctico que puede contener la tan buscada primera generación de estrellas.

Estrellas como el Sol contienen metales que sólo se forjaron en las últimas etapas de la vida estelar. Estos elementos provienen de generaciones anteriores de estrellas que produjeron estos elementos más pesados ​​como regalo de despedida al universo. El Sol se llama estrella de Población I, mientras que sus predecesoras inmediatas que contienen proporciones de metales más bajas se conocen como estrella de Población II. Algunas estrellas de Población II se pueden ver mirando hacia atrás en el tiempo o encontrando estrellas de baja masa que envejecen lentamente.

Durante mucho tiempo una de las prioridades de la astronomía ha sido intentar encontrar estrellas de Población III, aquellas que no tienen predecesoras y se formaron a partir de material prístino dejado por el Big Bang. Todavía tenemos que hacer esto, pero es posible que ahora nos estemos acercando.

Durante siete años, GN-z11 fue la galaxia más distante conocida, ya que fue encontrada por el telescopio espacial Hubble y su distancia fue identificada en 2015. El JWST le quitó esa corona, pero le ha devuelto mucho al estado de GN-z11, revelando la el primer agujero negro supermasivo jamás encontrado y el nitrógeno dejado por las estrellas llamadas “monstruos celestiales” de entre 5.000 y 10.000 veces la masa del Sol.

Dado que cuanto mayor es la masa de una estrella, más corta es su vida útil, sólo hay un corto periodo de tiempo para atrapar un objeto de este tipo mientras está activo. Un paso en el camino es identificar lugares donde se pueda encontrar gas prístino, a partir del cual se podrían formar estrellas de Población III, y esto es lo que el JWST puede haber hecho ahora.

Un equipo dirigido por el profesor Roberto Maiolino encontró una masa de helio en el halo de GN-z11 utilizando el espectrógrafo de infrarrojo cercano del JWST.

«El hecho de que no veamos nada más que helio sugiere que este grupo debe ser bastante prístino», dijo Maiolino en un comunicado. «Esto es algo que la teoría y las simulaciones esperaban en las proximidades de galaxias particularmente masivas de estas épocas: que debería haber bolsas de gas prístino sobreviviendo en el halo, y éstas podrían colapsar y formar cúmulos de estrellas de Población III».

De hecho, Maiolino cree que las estrellas de Población III que no hemos visto directamente pueden ser las que están iluminando este gas, algo que se insinúa por el ancho de la línea de emisión doblemente ionizada en el espectro.

Aunque las estrellas son mucho más brillantes que las manchas de gas iluminadas de segunda mano, también son mucho más pequeñas. Estamos viendo GN-z11 tal como era apenas 400 millones de años después de que se formara el universo, y las inmensas distancias involucradas hacen que los cúmulos de estrellas, y mucho menos los objetos individuales, sean excepcionalmente difíciles de resolver. Sin embargo, está previsto que el JWST pase aún más tiempo en esta galaxia crucial, generando imágenes de mayor resolución. Ahora que saben dónde buscar, Maiolino y sus colegas esperan utilizar esas observaciones más profundas para encontrar estrellas recién emergidas dentro de parches prístinos como el que identificaron.

Si el equipo tiene razón, estamos de enhorabuena, con indicios de que las estrellas más pesadas que están persiguiendo tienen masas de al menos 500 veces la del Sol. Es posible que estos no coincidan con los «monstruos celestiales» cuyo legado de nitrógeno fue descubierto, pero serían más masivos que cualquier estrella de nuestra propia galaxia o cualquier estrella cercana. En conjunto, esperan que este cúmulo inicial libere alrededor de 20 mil millones de veces más luz que el Sol.

Un informe sobre el descubrimiento ha sido aceptado para su publicación en la revista Astronomy & Astrophysics y puede verse en ArXiv.org.